СПОСОБЫ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЕЙ

чертеж № 2 – продольный профиль тоннельного перехода (масштабы: горизонтальный – 1:5000, вертикальный – 1:500);

чертеж № 3 –варианты тоннельных обделок (М 1:100); чертеж № 4 – конструкция рекомендуемого варианта обделки тоннеля

(М 1:50 или 1:75); чертеж № 5 – конструкция нормального элемента обделки тоннеля

(блока, тюбинга) – только для сборных конструкций обделки (М 1:20). Чертежи № 1–4 выполняют в карандаше или черной тушью на белой

чертежной бумаге шириной 841 мм и высотой 297 мм (половина листа формата А1, разрезанного вдоль длинной стороны) либо используя AutoCAD или Компас.

Чертеж № 5 выполняют на листе белой чертежной бумаги формата 297х 210 мм2.

3.Оформление проекта

Пояснительная записка и чертежи должны быть сшиты (чертежи располагаются в конце). Титульный лист (обложка) оформляют по установленному образцу. Пояснительную записку выполняют в ручную или в приложении MS Word на стандартных листах бумаги формата А4 с рамкой. Текст пояснительной записки разбивают на разделы и подразделены. Рисунки, схемы, таблицы нумеруются двумя цифрами, через точку: первая обозначает номер раздела, вторая – номер рисунка, схемы, таблицы внутри раздела. Все величины должны иметь предусмотренные государственными стандартами обозначения и размерности. Чертежи должны быть оформлены в соответствии со стандартами и иметь штамп установленного образца [1].

4.Методические рекомендации по выполнению курсовой работы

4.1. Общие указания

Выполнению курсовой работы предшествует изучение разделов согласно учебной программе, посвященных проектированию тоннелей, которые сооружаются закрытым способом.

10

При выполнении проекта необходимо пользоваться нормами проектирования, пособиями и справочниками, список которых приведен в конце настоящих методических указаний.

Курсовую работу рекомендуется выполнять в следующем порядке:

1.произвести расшифровку исходных данных для проектирования;

2.рассчитать геометрические элементы плана и продольного профиля трассы тоннельного перехода. Составить чертеж № 1. Эскизно в тонких линиях составить чертеж № 2;

3.выполнить расчет вентиляции тоннеля (определить необходимый объем вентиляции по допустимому содержанию COи площади вентиляционных каналов), на основе чего с учетом требуемого габарита проезда и горногеологических условия назначить поперечные сечения вариантов тоннельной обделки;

4.произвести ускоренные расчеты вариантов обделки. Составить чертеж № 3;

5.выполнить технико-экономическое сравнение вариантов тоннельной обделки и обосновать выбор рекомендуемого;

6.рассчитать, пользуясь уточненными методами, обделку рекомендуемого варианта и выполнить ее конструирование. Составить чертеж №4, а для сборной обделки – также чертеж № 5;

7.окончательно оформить чертеж № 2;

8.отредактировать расчетно-пояснительную записку, составить список использованной литературы и сшить проект (после подписи руководителем всех чертежей) скоросшивателем.

4.2. Проектирование плана и продольного профиля

Задачей проектирования плана и продольного профиля (трассирования) является соединение заданных точек пути сообщения А и В, расположенных по обе стороны от водораздела, линией наименьшей длины с уклонами не превышающими допустимых и возможно меньшей длине тоннеля.

Трассирование выполняется по плану тоннельного пересечения в горизонталях, где указаны исходные пункты А и В участка линия и отметка одного из них (напр. пункта А). Прежде всего на этом плане необходимо нанести

11

отметки горизонталей, используя заданную отметку пункта А и заданный шаг сечения горизонталей (рис. 4.1).

Наименьшая длина проектируемого участка трассы может быть получена, если использовать предельно допустимые уклоны продольного профиля.

Трассирование участка железнодорожной линии начинают с пункта, имеющего понижению отметку, сначала по склону с подъемом на высоту перевала напряженным ходом и выполняют на плане “раствором циркуля”, величина которого определяется по формуле:

где h – интервал сечения горизонталями, м; – руководящий уклон железнодорожной линии, ‰ (величину руководящего уклона можно принимать не превышающей для железных дорог I категории 15‰; II - 20‰;

III - 30‰; IV – 40‰) [6];

- смягчение руководящего уклона, учитывающее дополнительное сопротивление движению поезда на кривых, ‰ (для горной местности принимают ориентировочно = 0,5–1,0 ‰); М – масштаб плана местности (напр.: для масштаба 1:50000 в расчет

вводят ).

Развитие трассы напряженным ходом по склону производится до той точки, где возможности трассирования по склону исчерпаны, т.е. дальнейший подъем не уменьшает расстояния между одноименными горизонталями, расположенными по обе стороны перевала.

В этой точке (точка С рис. 4.1) трасса направляется перпендикулярно к водоразделу и переходит в тоннельный участок. На противоположной стороне перевала необходимо установить вторую характерную точку D. Для этого предварительно назначается продольный профиль тоннеля [20].

12

где m - коэффициент смягчения уклона в тоннеле и на подходах в связи с уменьшением коэффициента сцепления в тоннеле, а следовательно и силы тяги локомотива. Значение коэффициента смягчения продольного уклона m зависит от длины тоннеля и принимается по табл. 4.1; величины и соответствуют принятым в формуле (4.1).

Таблица 4.1

Коэффициент смягчения продольного уклона

Зная разность отметок точки D, соответствующей началу спуска со стороны вольного хода, и точки В, а также примерное расстояние между ними (с учетом отклонения от прямолинейного направления), можно найти раствор циркуля для стороны вольного хода и протрассировать ломаную (или прямую) DВ.

Полученная ломаная линия АСDВ является линией нулевых работ и ее заменяют плавной линией трассы, состоящей из прямых и кривых участков. Плавная линия не должна значительно отклоняться от линии нулевых работ. Целесообразно, чтобы выемки чередовались с насыпями, что позволит рационально использовать грунт выемок.

Радиусы кривых рекомендуется назначать стандартными в зависимости от категории линии в соответствии с табл. 1.3. Стандартные радиусы кривых равны 4000, 3000, 2500, 2000, 1800, 1500, 1200, 1000, 800, 700, 600, 500, 400,

350, 250 метров [6].

Прямые и кривые участки пути сопрягаются переходными кривыми. В случае близкого расположения двух круговых кривых (рис. 4.1) необходимо, чтобы расстояние между тангенсами смежных кривых было не менее двух половин переходных кривых и прямой вставки длиной не менее 150 м на линии 1 категории и 100 м на линиях II - IV категорий.

После этого приступают к проектированию продольного профиля трассы между точками А и В, высотное положение которых уже определено. Основой для построения проектной линии продольного профиля служит намеченный план трассы с данными об углах поворота, радиусах и длинах кривых, а также вычерченный вертикальный геологический разрез вдоль плавной линии трассы (рис.4.2). Вертикальный и горизонтальный масштабы геологического разреза обычно принимают разными [20].

Продольный профиль трассы следует проектировать из элементов постоянного уклона длиной не менее половины расчетной длины поезда при

14

алгебраической разности уклонов смежных элементов, не превышающих величин, указанных в табл.1.3.

На прямых в плане участках линии по склону уклон продольного профиля может быть принят не более (или равным ), а уклон участков этой линии, расположенных на кривых смягчается на величину , определяемую в зависимости от соотношения длин кривой К и расчетного поезда . Длина кривой K, м, может быть определена по формуле:

(4.3)

где R - радиус кривой, м;

ω- величина угла поворота, рад., сопрягаемых прямолинейных участков линии.

Расчетная длина поезда обычно принимается равной полезной длине приемо-отправочных путей станции, которая для курсового проектирования может быть принята равной: при ≤ 8 ‰ – 1250 м; при 8 ‰ < ≤ 12 ‰ –

1050 м; при > 12 ‰ –850 м.

Возможны три случая соотношения длин К и при определении величины :

1. В пределах элемента профиля расположена одна кривая длиной К

2.В пределах элемента профиля располагается одна кривая длиной

К< , тогда:

3. В пределах элемента профиля располагается несколько кривых небольшой длины, тогда:

поворота кривых, град., располагающихся под поездом.

Проектирование продольного профиля ведут со стороны напряженного хода. Перед входом в железнодорожный тоннель, имеющий длину более 300 м, со стороны подъема необходимо дополнительное смягчение уклона на длине . Смягченный уклон определяется по формуле (4.2), в которой значение вычисляется по формулам (4.4 - 4.6). При этом необходимо прибли-

15

вариант II – продольный профиль тоннеля односкатный с поворотом линии в точке .

Для обоснования отметки точки определяется предварительный продольный уклон в тоннеле по формуле (4.2), в которой коэффициент смягчения уклона m принимается равным 0.75, как для тоннеля длиной более 3 км (табл.4.1). Эквивалентный уклон может быть принят равным =0.6‰.

Предварительный продольный уклон в тоннеле:

180 + 5700 0.0106 = 240.42м ≈ 240.00м.

Принимается расположение точки на пересечении оси тоннеля с горизонталью равной 240,00м.

По плану расстояние между точками B и равно 6200 м, разность отметок этих точек составляет 60 м. Средний уклон вольного хода i = 60/6200 =

0.0097 или 9.7‰.

Шаг вольного хода:

см,

Проектирование плана плавной линии и продольного профиля окончательной трассы.

В пределах напряженного хода ломаной линии трассы углы поворота прямолинейных участков не более 6º – 7º, поэтому целесообразно линию трассы на этом участке спрямить, приближая объем выемки грунта к объему насыпи. Участок В линии также спрямляется. Сопряжение линейных участков, примыкающих к точкам С и осуществляется кривыми радиусом R=1500 м. Угол поворота кривой в т. С равен =76º, в т. – равен = 63º.

После этого вычерчивается вертикальный геологический разрез вдоль плавной линии трассы (рис.4.2).

Уточненный продольный уклон трассы на открытом участке напряженного хода линии соответствует принятой величине руководящего уклона =15‰, как для прямолинейного участка.

Смягченный уклон профиля на подходном участке длинной и в тоннеле. Смягченный уклон равен:

, ‰

где m=0,75 для тоннеля длиной более 3 км.

17

Для определения величины сначала вычисляется длина кривой К при R=1500м и =76º по формуле (4.3):

Поэтому по (1.4):

‰

Таким образом:

‰

У портала со стороны вольного хода вводится переходной участок длиной 900 м с уклоном = 4‰, а затем принимается уклон = 3‰ вольного хода на длине 1700 метров. Отметка профиля на конечной точке этого участка будет

98.00 + 4300·0.015 + 5500·0.0108 + 900·0.004 – 1700·0.003 = 220.4 м.

Продольный профиль на остальном участке линии вольного хода оказывается равными:

. = (220.4 – 180) / 4489 = 0.008999 ≈ 0.009 = 9‰.

Место расположения портала со стороны вольного хода устанавливается вторым шаблоном с соответствующими параметрами ( = 16.9 м; =

3‰).

Общая длинна тоннеля = 6600 м.

Продольный профиль участка линии АВ графически оформляется в соответствии с представленном на рис. 4.2 [20].

18

Рисунок. 4.2 Пример построения продольного профиля трассы тоннеля

19